चूहे के दिमाग में पनपे मानव तंत्रिका कोशिकाओं के झुरमुट

जनता से रिश्ता वेबडेस्क। प्रयोगशाला में मानव तंत्रिका कोशिकाओं को पनपने के लिए, तीन जादुई शब्द हैं: स्थान, स्थान, स्थान।

कई प्रयोग प्रयोगशाला व्यंजनों में मानव तंत्रिका कोशिकाओं को विकसित करते हैं। लेकिन एक नया अध्ययन कुछ अचल संपत्ति को सूचीबद्ध करता है जो थोड़ा अधिक अपरंपरागत है: चूहे का मस्तिष्क। मानव न्यूरॉन्स के प्रत्यारोपित समूह व्यंजनों में उगाए गए उनके सहकर्मियों की तुलना में बड़े और अधिक जटिल होते हैं, शोधकर्ताओं ने नेचर में 12 अक्टूबर को ऑनलाइन रिपोर्ट की।

इतना ही नहीं, बल्कि मानव कोशिकाएँ भी बहुत सीमित तरीकों से क्रियाशील दिखाई देती हैं। प्रत्यारोपित मानव कोशिकाएं चूहे की कोशिकाओं से संकेत प्राप्त कर सकती हैं और चूहों के व्यवहार को प्रभावित कर सकती हैं, कनेक्शन जो "प्रत्यारोपित न्यूरॉन्स के अधिक पर्याप्त एकीकरण को प्रदर्शित करते हैं," अर्नोल्ड क्रेगस्टीन कहते हैं, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन फ्रांसिस्को में एक विकासात्मक न्यूरोसाइंटिस्ट, जो था ' अध्ययन में शामिल टी. "यह एक महत्वपूर्ण अग्रिम है।"

पिछले दशक में, वैज्ञानिक तेजी से जटिल मस्तिष्क ऑर्गेनोइड का निर्माण कर रहे हैं, स्टेम कोशिकाओं से प्राप्त कोशिकाओं के 3-डी क्लस्टर जो मानव मस्तिष्क (एसएन: 2/20/18) की नकल करते हैं और नकल करते हैं। ये ऑर्गेनोइड मानव न्यूरॉन्स की पूरी जटिलता को फिर से नहीं बनाते हैं जो एक वास्तविक मस्तिष्क में विकसित होते हैं। लेकिन वे एक अन्यथा अचूक प्रक्रिया में खिड़कियां हो सकते हैं - मानव मस्तिष्क का विकास, और यह कैसे गड़बड़ा सकता है (एसएन: 9/3/21)। "यहां तक ​​​​कि अगर वे पूरी तरह से परिपूर्ण नहीं हैं, [ये मॉडल] मानव कोशिकाओं के लिए इस तरह से सरोगेट हैं कि पशु कोशिकाएं नहीं हैं," क्रेगस्टीन कहते हैं। "और यह वास्तव में रोमांचक है।"

इन कोशिकाओं को उनकी पूरी क्षमता के करीब धकेलने के लिए, स्टैनफोर्ड स्कूल ऑफ मेडिसिन के एक न्यूरोसाइंटिस्ट सर्गिउ पास्का और उनके सहयोगियों ने नवजात चूहे के पिल्ले के दिमाग में मानव मस्तिष्क के अंगों को शल्य चिकित्सा से प्रत्यारोपित किया। अपने यजमानों के साथ-साथ, मानव अंग भी विकसित होने लगे। तीन महीने बाद, ऑर्गेनोइड्स उनकी शुरुआती मात्रा के नौ गुना थे, अंततः चूहे के प्रांतस्था के एक तिहाई हिस्से, मस्तिष्क की बाहरी परत का निर्माण करते थे। "यह चूहे की कोशिकाओं को एक तरफ धकेलता है," पास्का कहते हैं। "यह एक इकाई के रूप में बढ़ता है।"

ये मानव कोशिकाएं इसलिए फली-फूलीं क्योंकि चूहों का दिमाग उन लाभों की पेशकश करता है जो प्रयोगशाला व्यंजन नहीं कर सकते, जैसे कि रक्त की आपूर्ति, पोषक तत्वों का एक सटीक मिश्रण और आस-पास की कोशिकाओं से उत्तेजना। इस पर्यावरणीय समर्थन ने व्यक्तिगत मानव न्यूरॉन्स को बड़े होने के लिए मजबूर किया - एक उपाय से छह गुना बड़ा - व्यंजनों में उगाई जाने वाली कोशिकाओं की तुलना में। चूहे के दिमाग में विकसित कोशिकाएं भी अधिक जटिल थीं, अधिक विस्तृत शाखाओं के पैटर्न और अधिक सेल कनेक्शन जिन्हें सिनेप्स कहा जाता है।

ऊपर बाईं ओर: एक मानव तंत्रिका कोशिका जो एक प्रयोगशाला डिश में ऑर्गेनॉइड से विकसित होती है। यह चूहे के मस्तिष्क में उगाए गए ऑर्गेनॉइड की तंत्रिका कोशिका की तुलना में बहुत छोटी 'टेंड्रिल' के साथ बहुत छोटी होती है, जिसमें लंबे समय तक घूमने वाली 'टेंड्रील्स' होती हैं जो अधिकांश छवि को कवर करती हैं।

एक चूहे (दाएं) के मस्तिष्क में रहने वाले ऑर्गेनॉइड से एक मानव तंत्रिका कोशिका एक प्रयोगशाला डिश (बाएं) में एक ऑर्गेनॉइड में उगाए गए समान सेल की तुलना में बड़ी और अधिक जटिल हो गई।

स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय

कोशिकाएं अधिक परिपक्व दिखती थीं, लेकिन पास्का और उनके सहयोगी जानना चाहते थे कि क्या न्यूरॉन्स भी इस तरह से व्यवहार करेंगे। विद्युत गुणों के परीक्षण से पता चला है कि प्रत्यारोपित न्यूरॉन्स व्यंजनों में विकसित कोशिकाओं की तुलना में मानव मस्तिष्क में विकसित होने वाली कोशिकाओं के समान व्यवहार करते हैं।

विकास के महीनों में, इन मानव न्यूरॉन्स ने अपने चूहे की मेजबान कोशिकाओं के साथ संबंध बनाए। मानव अंगों को सोमैटोसेंसरी कॉर्टेक्स में प्रत्यारोपित किया गया था, जो चूहे के मस्तिष्क का एक हिस्सा है जो व्हिस्कर इनपुट को संभालता है। जब शोधकर्ताओं ने मूंछों पर हवा भरी, तो कुछ मानव कोशिकाओं ने प्रतिक्रिया दी।

क्या अधिक है, मानव कोशिकाएं चूहे के व्यवहार को प्रभावित कर सकती हैं। आगे के प्रयोगों में, शोधकर्ताओं ने आनुवंशिक रूप से नीली रोशनी का जवाब देने के लिए ऑर्गेनोइड्स को बदल दिया। प्रकाश की एक फ्लैश से प्रेरित होकर, न्यूरॉन्स ने सिग्नल निकाल दिए, और शोधकर्ताओं ने चूहों को पानी से पुरस्कृत किया। जल्द ही, चूहों ने पानी की टोंटी में जाना सीख लिया जब उनके मानव ऑर्गेनॉइड कोशिकाओं ने संकेत भेजे।

व्यवहार परीक्षणों में, मानव प्रत्यारोपण वाले चूहों ने उच्च बुद्धि या स्मृति के लक्षण नहीं दिखाए; वास्तव में, शोधकर्ता घाटे से अधिक चिंतित थे। आखिरकार, मानव ऑर्गेनोइड अपने मेजबानों के दिमाग को बाहर निकाल रहे थे। "क्या स्मृति की कमी होगी? क्या मोटर की कमी होगी? दौरे पड़ेंगे?" पास्का ने पूछा। लेकिन व्यवहार परीक्षण, ईईजी और एमआरआई सहित व्यापक परीक्षणों के बाद, "हम अंतर नहीं खोज सके," पास्का कहते हैं।

अन्य प्रयोगों में टिमोथी सिंड्रोम नामक आनुवंशिक विकार वाले लोगों की तंत्रिका कोशिकाएं शामिल थीं, जो एक गंभीर विकास संबंधी विकार है जो मस्तिष्क के विकास को प्रभावित करता है। शोधकर्ताओं ने तर्क दिया कि चूहों के दिमाग में इन रोगियों की कोशिकाओं के साथ बनाए गए बढ़ते ऑर्गेनोइड उन मतभेदों को प्रकट कर सकते हैं जो अन्य तकनीकों में नहीं होंगे। निश्चित रूप से, इन ऑर्गेनोइड्स में न्यूरॉन्स में सिंड्रोम के बिना लोगों से प्राप्त ऑर्गेनोइड्स की तुलना में कम जटिल संदेश प्राप्त करने वाले डेंड्राइट थे।

रोगी-विशिष्ट कोशिकाओं से बने ऑर्गेनोइड एक दिन उपचार के लिए परीक्षण विषयों के रूप में भी काम कर सकते हैं, पास्का कहते हैं। "चुनौतीपूर्ण विकारों की आवश्यकता होगी